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05 november 2012 | La Revue POLYTECHNIQUE 09/2012 | Énergie

La transparence en matière de consommation d’énergie

La gestion de l’énergie par les entreprises prend une importance sans cesse croissante avec la perspective de l’augmentation des coûts de l’énergie et dans le cadre de la protection du climat. Avec l’initiative «neutre en CO2d’ici 2023», Coop a forcé les mesures visant à réduire les besoins énergétiques. La gestion de l’énergie constitue une étape importante dans cette direction. C’est ce qu’illustre un projet pilote avec le système Simatic powerrate for WinCC dans la centrale de distribution Coop à Gossau (SG).
Au milieu de la nuit, chez Coop à Gossau, les activités débutent à la boulangerie; les machines tournent à plein régime jusqu’au matin avant que d’autres installations n’entrent en action. À la boucherie, c’est différent: les produits à base de viande et de saucisses sont préparés pendant la journée, lorsque d’autres installations importantes dans les bâtiments de production de la centrale de distribution Coop sont également en service. «Là, l’utilisation du management de la charge est requis pour diminuer la consommation d’énergie de crête», affirme Kurt Neff, directeur des services techniques de la centrale de distribution de Gossau. «La connaissance exacte du profil de consommation permet la détection des potentiels d’économie, un approvisionnement en énergie efficient et, par conséquent, une réduction des coûts énergétiques. La surveillance de la limite de puissance par la gestion de charge aide à abaisser les puissances de crête élevées, ainsi que les coûts énergétiques». Pour les services techniques, la priorité va cependant à une répartition intelligente des fenêtres de temps pour la production, de même au déplacement de processus en cours de journée.
 
Figure 1: Les courbes du graphique WinCC permettent la visualisation de l’évolution des charges des différentes unités d’affaires. L’archivage longue durée des données relatives à l’énergie s’exécute en tâche de fond. Figure 2: Un système de gestion de l’énergie avec powerrate V3, fonctionnant en option du système de visualisation Simatic WinCC V7, est en service dans la centrale de distribution de Coop Gossau. On utilise une Simatic S7-319-3 PN/DP en qualité de commande.
 
Briser les charges de crête
La modification des tarifs de l’électricité ainsi que la transformation de la station de transformateurs (alimentation moyenne tension) pour les deux bâtiments principaux de la centrale de distribution ont été, pour Coop, le point de départ pour se consacrer intensément au thème de la gestion de l’énergie. La gestion des charges électriques a été introduite dans le cadre des nouveaux contrats avec les fournisseurs d’énergie en janvier 2011, en tant que conséquence d’une modification de la facturation du courant, dans laquelle les crêtes de charge sont comptabilisées dans la consommation. Désormais, ce n’est plus seulement la consommation de courant qui est déterminante pour la facturation mensuelle, mais également la charge médiane calculée sur une période de 15 minutes: la valeur maximale enregistrée dans le mois (charge de crête) est facturée en plus de l’énergie consommée, à raison de 6 CHF par kW (tarif EW Gossau).
Pour la gestion des charges, Coop a opté en faveur du système Simatic powerrate for WinCC de Siemens. «Nous étions à la recherche d’une solution centrale, ouverte, pouvant être optimisée à l’aide d’outils d’analyse complémentaires», c’est en ces termes que Kurt Neff commente la décision. Le logiciel WinCC, en tant que base avec powerrate, paraissait indiqué à cet effet. Cette solution permet d’initier des démarches concrètes, de surveiller la consommation d’énergie, de l’analyser et de la baisser à l’aide de mesures ciblées.
 
Figure 3: Un nombre important d’applications doit être piloté quotidiennement dans la centrale du service technique chez Coop à Gossau. Une répartition intelligente des fenêtres de temps pour la production est la priorité dans la gestion de la charge électrique. Figure 4: Depuis janvier 2011, le système de gestion de l’énergie et des charges électriques fonctionne parfaitement chez Coop à Gossau, malgré l’environnement sévère: l’ordinateur  industriel WinCC est implanté au cœur de la centrale de chauffe de la centrale de distribution,où règne une température moyenne de 3 °C.
 
Aisé et fiable
Avec la nouvelle gestion intégrée de l’énergie, les données de consommation dans les deux grands bâtiments de Coop de Suisse orientale, sur le site de Gossau, sont enregistrées: on a d’abord installé deux compteurs principaux (moyenne tension) avec différents sous-compteurs dans la distribution électrique principale. Désormais, ce sont au total quelque 26 consommateurs qui sont couplés à la gestion de la charge. Différentes courbes du graphique WinCC visualisent l’évolution de la charge dans les différentes unités d’affaires. L’archivage longue durée s’exécute en tâche de fond. Toutes les modifications des valeurs de configuration ainsi que la mise en circuit et hors circuit des consommateurs sont enregistrées. Kurt Neff en explique les avantages: «Powerrate nous permet d’obtenir des informations détaillées sur le flux énergétique et de le gérer durablement».

Figure 5: Avec le nouveau système de gestion de l’énergie et de la charge électrique, la centrale de distribution de Gossau fait figure de précurseur chez Coop en Suisse.
 
Finalement, la nouvelle gestion de la charge dans la centrale de distribution de Gossau contribue à briser la charge de crête et, selon Kurt Neff, «d’économiser en moyenne de 10 à 15 % d’énergie de crête par mois». La gestion de l’énergie permet ainsi à Coop d’économiser quelque 200 kW de puissance de crête par mois, soit environ 1200 CHF. «C’est un bon début. Le logiciel WinCC nous simplifie considérablement la tâche et offre de nombreuses possibilités», rajoute Kurt Neff. Chez Coop, le système de conduite doit être perfectionné sur la base de WinCC et de powerrate. powerrate for WinCC a également convaincu le prestataire de services en ingénierie Markus Boppart: «Le système offre de nombreux instruments de bord, qui sont déjà intégrés et allègent le travail de l’utilisateur pour l’évaluation des données, par exemple». Markus Boppart est également satisfait de l’aide de Siemens: «Pour les difficultés inattendues, nous avons fait appel à l’assistance de Siemens. Des spécialistes expérimentés sont intervenus avec diligence, de sorte que le système a pu continuer à fonctionner sans interruption».
L’ordinateur industriel Siemens avec WinCC a été installé au milieu de la centrale de chauffe de la centrale de distribution, au sein de laquelle règne une température moyenne de 3 °C. Malgré cet environnement rude, le système chez Coop à Gossau s’acquitte parfaitement de sa tâche et contribue quotidiennement à réduire les couts énergétiques.

 
A propos de Boppart Automation AG
Le cœur des prestations de la société Boppart Automation AG comprend la conception et la création d’automates programmables industriels dans le domaine de la gestion technique du bâtiment et l’automation industrielle ainsi que les prestations associées.
 
Les objectifs énergétiques de Coop
Avec la vision «neutre en CO2 d’ici 2023», Coop a fixé des mesures de protection du climat jusqu’en 2023, ayant d’une part pour objectif de diminuer les besoins en énergie et, d’autre part, de prévoir une utilisation plus importante des énergies renouvelables. L’introduction progressive d’une gestion de l’énergie fait partie de ces mesures.

La technique en bref
Un système intégré de gestion de l’énergie avec powerrate V3, fonctionnant en option du système de visualisation Simatic WinCC V7, est en service dans la centrale de distribution de Coop Gossau. WinCC et les «faceplates» fournis de powerrate prennent en charge l’ensemble des opérations de visualisation et d’archivage. Dans WinCC, les données sont affichées de manière claire et ordonnée, puis enregistrées dans des archives avec tampon de date. Les modules standard de Simatic powerrate for WinCC sont un composant central du système de gestion d’énergie et de la charge électrique. On utilise une Simatic S7-319-3 PN/DP en qualité de commande. Celle-ci enregistre les compteurs électriques, pilote les consommateurs, normalise les valeurs et accumule les données dans la mémoire interne en cas de défaillance de la communication. L’ensemble est intégré dans un Ethernet technique.